Вредные выбросы автомобилей и их влияние на окружающую среду

• Название: Вредные выбросы автомобилей и их влияние на окружающую среду
• Дата: 12.11.2022
• Размер: 244.95 Kb.
• Имя файла: Myalkin_LR_4.docx
• Тип: Лабораторная работа; #784784

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования



САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Транспортно-технологических процессов и машин

По дисциплине: Экологическая безопасность автомобилей

Лабораторная работа №4

«Вредные выбросы автомобилей и их влияние на окружающую среду»

Выполнил: студент группы НТС-18 ________ /МухинД.А./

(подпись)

Дата: 07.11.2022

Проверил: доцент ________ /Мялькин В.А./

(подпись)

Санкт-Петербург

2022

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Вредные выбросы от автотранспорта 4

Раздел 1.1. Основные факторы загрязнения атмосферы 4

Раздел 1.2. Химический состав выхлопных газов 6

Раздел 1.3. Влияние вредных веществ на окружающую среду 7

Глава 2. Ограничение вредного влияния автомобилей на окружающую среду 9

Раздел 2.1. Экологические нормативы 9

Раздел 2.2. Хронология введения экологических стандартов 11

Заключение 14

Список литературы 15

Введение

Ученые Европейского агентства в Копенгагене по окружающей среде назвали причину преждевременной смерти сотен тысяч людей, живущих в Европе. Выяснилось, что загрязнение воздуха является причиной более 500 тыс. смертей в год в Европе.

16,4 млн. человек из России дышат загрязненным воздухом – такие данные приводятся в госдокладе Минприроды «Об охране окружающей среды». Самыми опасными для проживания городами оказались, в частности, Красноярск, Магнитогорск и Норильск. Общий объем выбросов в атмосферу продолжает расти: в 2016 году он составил 31,6 млн. тонн (на 1,1 % больше, чем годом ранее). При этом больше всего загрязнений от промышленных объектов приходится на Красноярский край, по выбросам от автотранспорта лидирует столичный регион. В городах с высоким уровнем загрязнения проживает 16,4 млн. человек, что составляет 15 % городского населения России, говорится в ежегодном экологическом докладе Минприроды. В Роспотребнадзоре сообщили, что до 80 % загрязнений воздуха в крупных городах приходится именно на автомобили.

Автомобиль на ДВС выбрасывает огромное количество вредных веществ в атмосферу: диоксид углерода, альдегиды, оксиды азота. Городской житель дышит ядовитыми газами и аэрозольными частицами, и это развивает в нем болезни дыхательных путей – бронхит, астму, рак легких.

Актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством транспорта и необходимостью поиска решения проблемы воздействия автотранспорта на качество городской среды и здоровье человека.

Глава 1. Вредные выбросы от автотранспорта

Раздел 1.1. Основные факторы загрязнения атмосферы

Выхлопные газы — основной фактор отрицательного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду и человека.

Чистый воздух имеет огромное значение для людей. Человеку в среднем надо в сутки около 25 кг воздуха. Причем воздух должен быть чистый, так как загрязненный воздух может вызвать серьезные заболевания.

Газовый состав естественного чистого воздуха атмосферы: азот — 78,09%, кислород — 20,95%, аргон — 0,93%, углекислый газ — 0,03%. Загрязнение воздуха — это изменения в естественном составе атмосферы, которые вызваны деятельностью людей.

Выхлопные газы — это продукт окисления и последующего неполного сгорания в двигателе углеводородного топлива. Именно выхлопные газы являются причиной превышения допустимых концентраций токсичных веществ в городах, образования смогов. Если человек долго контактирует с воздухом, отравленным выхлопными газами, то это вызывает иммунодефицит, то есть общее ослабление организма. Выхлопные газы поступают в слой атмосферы около земли, оседают на почве и растениях, затем попадают в организм животных, человека и вызывают различные заболевания, в том числе канцерогенные.

Парниковые газы, входящие в состав автомобильных выхлопов, способны удерживать тепло в атмосфере земли, а это способствует глобальному изменению климата. Самое большое число токсичных веществ автотранспорт выбрасывает в воздух на остановке перед светофором, на перекрестках, при разогреве двигателя зимой, при малой скорости. Например, при небольшой скорости выхлоп автомобиля содержит 5,1% (от общего выброса) окиси углерода, а на малом ходу - 13,8%.

Наиболее сильно выхлопные газы действуют на водителей и пассажиров автомобильного транспорта, особенно, если они долго стоят в пробках. Среди пешеходов больше всех страдают дети, так как самое большое количество вредных примесей находится в слое воздуха около земли - на уровне дыхательных путей ребенка.

Из-за нехватки мест для парковки или лени, водители паркуют автомобили во дворах и часто вблизи от детских площадок, тем самым нарушая существующие санитарные нормы. Вредные вещества выхлопных газов оседают и накапливаются в песке песочниц, где играют дети. Тогда как СанПиН 2.1.2.2645-10 не рассматривают территорию внутреннего двора как территорию для автостоянки, т. е. для регулярного хранения автомобилей, а рассматривают как территорию для гостевой парковки, т. е. как территория для временного хранения автомобилей гостей жильцов зданий.

При всех минусах и вреде выхлопных газов человечество не может отказаться от автомобилей, но при этом не надо забывать и об окружающем мире. Люди помнят об этом и принимают меры для защиты природы. Об этом свидетельствуют разработка Евро стандартов, регулирующих качество топлива п требования предъявляемые к новым двигателям.

Раздел 1.2. Химический состав выхлопных газов

Состав выхлопных газов автомобиля зависит от того, в каком режиме работает двигатель и от его технического состояния, от состава и свойств топлив и масел, которые применяются в автомобиле. Выхлопные газы содержат около 200 химических соединений. Одни из них вредны человеку, другие – токсичны. Примерный химический состав выхлопных газов приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав газов автомобиля



Также в выхлопных газах могут быть оксиды серы, если применяются сернистые бензины. Бром, хлор и их соединения – если этилированные бензины.

Раздел 1.3. Влияние вредных веществ на окружающую среду

Оксид углерода - высокотоксичное вещество. Уже при концентрации СО в воздухе порядка 0,01 - 0,02 % при вдыхании в течение нескольких часов возможно отравление, а концентрация 2,4 мг/м³ через 30 мин. приводит к обморочному состоянию. Оксид углерода вступает в реакцию с гемоглобином крови, наступает кислородное голодание, поражающее кору головного мозга и вызывающее расстройство высшей нервной деятельности, ориентировочный экономический ущерб от загрязнения СО составляет 70 -100 руб./т.

Твердые частицы проникают в дыхательные пути человека, что вызывает их различные заболевания. Из неорганической пыли наиболее отрицательное воздействие оказывает пыль, содержащая большое количество диоксида кремния, которое может вызвать - селикоз. Попадая в глаза, вызывает глазной травматизм и др. заболевания. Раздражает кожные покровы, подкожные нервы, засоряет кожные железы и бывает причиной гнойничковых заболеваний. Оседая на зеленой части растений, неорганическая пыль и особенно сажа ухудшают условия дыхания, замедляет рост и развитие растений. Все виды пыли засоряют водоемы, а кроме того, сажа образует на поверхности пленку, препятствующую воздухообмену.

Оксиды азота. Общий характер действия на теплокровных существ зависит от содержания в газовых смесях различных оксидов азота. При контакте с влажной поверхностью легких образуется азотная и азотистая кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. Действуя на кровеносную систему, приводит к кислородной недостаточности, оказывает прямое действие на центральную нервную систему. Для поражения наиболее чувствительных растений достаточно концентрации 38 мг/м³. Даже при небольших концентрациях от 5 мг/м³ до ПДК, но при постоянном воздействии снижается иммунноустойчивость, нарушается система воспроизводства низших млекопитающих.

Сернистый ангидрид оказывает многостороннее общетоксичное действие, вызывает острое и хронические отравления. Вызывает расстройство сердечно-сосудистой системы, легочно-сердечную недостаточность, нарушает деятельность почек. Общетоксическое действие SO₂ связано с нарушением иммунного статуса организма с понижением сопротивляемости инфекции. SO₂ оказывает выраженное токсичное действие на растения. В присутствии диоксида серы ускоряется коррозия металлов в воздухе. Сернистый газ разрушающе действует на строительные конструкции, т. к. содержащиеся в цементе карбонаты кальция, реагируя с SO₂ при наличии влаги переходит в нестойкие сульфаты, вымываемые водой. Воздействие SO₂ на почву снижает ее плодородность, т. к. при этом происходит закисление.

Сероводород - разрушающий и удушливый газ, вызывает поражение нервной системы, дыхательных путей и глаз. Может вызвать острое и хроническое отравление с разного рода последствиями.

Ароматические углеводороды в условиях острого воздействия на теплокровных поражают центральную нервную систему, вызывая сонливость, вялость, судороги. В условиях хронической интоксикации оказывают политронное действие, поражая ряд органов и систем.

Бенз(а)пирен оказывает сильное канцерогенное, мутационное, тератогенное действие.

Формальдегид оказывает общетоксичное (поражение центральной нервной системы, органов зрения, печени, почек) сильное раздражающее аллергенное, канцерогенное, мутагенное действие.

Воздействие атмосферных загрязнений на здоровье можно подразделить на два вида в зависимости от времени проявления эффекта: острое, сказывающееся в период или непосредственно вслед за повышением концентрации токсичного вещества, и хроническое воздействие, результат которого проявляется не сразу, а через некоторое время, иногда через годы. Как в первом, так и во втором случаях атмосферные загрязнения могут быть непосредственной причиной развития заболевания или оказывать не специфическое отягощающее воздействие.

Проникновение различных вредных веществ повышенной концентрации через органы дыхания в наши дни привело к существенному изменению состояния организма. Развилось патологическая повышенная чувствительность организма. Ощутимыми темпами происходит накопление наследственных пороков. Широкое распространение получили хронический бронхит, а также прежде формы легочной патологии, такие как аллергические воспаления альвеол. Увеличилось число больных бронхиальной астмой, относящейся к наиболее тяжелым проявлениям аллергии. Особую тревогу вызывает увеличение количества больных раком легкого, который по своей распространительности у мужчин вышел на первое место среди онкологических заболеваний. Потому как остро стоит проблема защиты воздушной среды от всех видов загрязнений.

Глава 2. Ограничение вредного влияния автомобилей на окружающую среду

Раздел 2.1. Экологические нормативы

В конце 80-ых годов ведущие страны Европы почти одновременно взяли курс на экологическую безопасность. Одним из ключевых направлений экологической политики стала борьба с токсичностью выхлопных газов автомобилей.

В 1992 произошло знаковое событие для Евросоюза событие – введение экологического норматива Евро-1. Он установил предельно допустимую концентрацию токсичных веществ в отработанных газах. Стандарт Евро-1 классифицировал автомобили согласно уровню выброса загрязняющих веществ. Конкретно речь идет об оксидах азота, оксидах углерода, производных углеводорода и саже (твердых частицах).

К моменту появления Евро-1 серьезной проблемой автомобильной отрасли стало засилье этилированного бензина. В такое топливо добавляли тетраэтилсвинец для увеличения его октанового числа. Серьезная концентрация свинца в выхлопных газах была причиной возникновения многих серьезных заболеваний. В соответствие с директивой ЕС93 этилированный бензин запретили. Многие эксперты считают, что именно борьба с тетраэтилсвинцом стала основной причиной принятия стандарта Евро-1.

В дальнейшем с интервалами в несколько лет (4-6) в ЕС приняли ряд следующих экологических стандартов от Евро-2 до Евро-6. Каждый из них серьезно понижал допустимые значения по выбросу токсичных веществ в выхлопных газах автомобилей. Стандарт Евро-6, действующий сейчас на всей территории Евросоюза, максимально ужесточил требования к эксплуатации автотранаспорта.

Стандарты Евро-5 и Евро-6 в первую очередь коснулись дизельных автомобилей и спецтехники, многократно ограничив допустимое содержание выбросов оксидов азота и сажи.

Еще пять лет назад Международный совет по чистому транспорту (ICCT), по результатам масштабного исследования, привел неутешительные цифры. Тогда оказалось, что реальные выбросы оксидов азота у ряда дизелей, сделанных специально под Евро-6, в семь раз превышали официальные нормы этого стандарта. По сути это означало, что вместо положенных 80 мг/км новые автомобили выбрасывали в атмосферу не менее 560 мг/км NOx.

В ходе эксперимента тест прошли сотни легковых автомобилей и грузовиков разных модификаций от различных производителей. При этом на всех машинах были установлены различные системы очистки выхлопных газов: SCR, клапаны рециркуляции EGR и сажевые фильтры.

В период с 2000 по 2015 год (от Евро-3 до Евро-6) официально допустимые нормы выбросов для дизельных автомобилей в Евросоюзе снизились на 85%. Но в реальности уровень выбросов за эти 15 лет сократился только на 40%.

С 2017 года автопроизводители, ориентированные на европейский рынок, проводят не только лабораторные, но и практические дорожные тесты систем очистки выхлопных газов и измерения выбросов.

Ниже в таблице 2 указаны конкретные значения стандартов Евро-1…6. И хронология их введения

Таблица 2 - Стандарты Евро

Раздел 2.2. Хронология введения экологических стандартов

Стандарт Евро-1 — обязателен для авто, выпущенных после 1 января 1993 года.

Евро-1 (ЕС93) запрещал этилированный бензин с добавлением тетраэтилсвинца. Также акцент был сделан на уменьшение выбросов окиси углерода посредством каталитического нейтрализатора.

Евро-2 (ЕС96) – обязателен для авто, сделанных после 1 января 1997 года.

Евро-2 в первую очередь был призван уменьшить объем несгоревших углеводородов в отработанных газах и повысить КПД двигателей. Вместе с этим ужесточились норматив выбросов НОкс и СО.

Параллельно с введением Евро-2 в Европе вступил в силу запрет на продажу бензина с октановым числом меньше 95. В России Евро-2 был принят лишь спустя несколько лет.

Евро-3 – обязателен для авто, произведенных после 1 января 2001 года. В этом стандарте впервые был прописан лимит на время прогрева мотора.

Максимально допустимая концентрация серы в бензине уменьшилась с 500 г/км до 150 г/км. При разработке новых двигателей под стандарт Евро-3 регулярно возникали трудности, связанные с заменой системы впрыска – при этом серьезно снижалась мощность двигателя.

Евро-4 обязателен для авто, произведенных после 1 января 2006 года.

Введение Евро-4 стало началом «масштабной атаки» на дизельные двигатели. С появлением этого стандарта производители впервые начали оснащать ряд автомобилей сажевыми фильтрами.

Начиная с 2005 года, каждый автомобиль должен был иметь сертификат, подтверждающий, что характеристики двигателя соответствуют нормам Евро-4. Допустимые значения вредных веществ здесь снижались еще на 70%. Россия взяла Евро-4 на вооружение только в 2010 году. Одной из причин такой задержки эксперты называют нежелание властей спровоцировать серьезный рост цен на российские автомобили.

Евро-5 обязателен для авто, выпущенных после сентября 2009 года. Изначально стандарт распространялся только на грузовые автомобили, для легкового транспорта он стал обязательным через год.

Новые требования Евро-5 в большей степени коснулись дизельных двигателей. Серьезный акцент был сделан на уменьшение выбросов сажи. На этом этапе сажевый фильтр стал обязательным атрибутом автомобиля в ЕС.

Евро-5 серьезно повлиял и на рынок топлива. До 2015 года из оборота в полном объеме были изъяты бензин и дизельное топливо, не соответствующие новым параметрам.

Разработчики двигателей этого поколения стали учитывать возможность их переоборудования под следующие стандарты.

В России Евро-5 официально работает с 2016 года.

Евро-6 обязателен для авто, произведенных после сентября 2015 года.

Стандарт очень серьезно ужесточил требования к дизельным двигателям. Допустимое количество выбросов токсичных веществ сократилось в среднем в 3 раза. Например, максимальный допустимый выброс NOx снизился с 2 до 0,4 г/кВт-ч.

Если сравнить Евро-5 и Евро-6 для различных типов автомобилей, можно увидеть любопытную особенность. Евро-6 практически не меняет нормативы для бензиновых двигателей. Дизели наоборот попали под серьезнейший удар из-за пресловутых оксидов азота, вырабатываемых ими в большом объеме. Сегодня у экологов в тренде версия о том, что оксиды азота в разы вредоноснее, чем даже угарный газ, так как приводят к выпадению кислотных дождей и образованиям фотохимического смога.

В соответствии с требованиями Евро-6, допустимое содержание оксидов азота уменьшено
в 5 раз, остаточных углеводородов – в 3,5 раза, твердых частиц – в два раза.

В результате ведущие автомобильные концерны вынуждено вложили сотни миллионов евро в технологии нейтрализации азота и сажи. В частности были усовершенствованы системы селективной каталитической нейтрализации и сажевые фильтры.

Установка и обслуживание дорогостоящего оборудования на транспорт линейки Евро-6 естественно увеличивают общие траты на каждый автомобиль. Кроме того, использование технологии AdBlue связано с постоянными и серьезными неудобствами.

Интересный парадокс экологической политики Евросоюза. Еще в конце 90-х приобретение дизельных автомобилей позиционировалось там, как оптимальное решение в контексте экологии и даже стимулировалось с помощью налоговых преференций. Как результат, сегодня доля дизельных автомобилей в Евросоюзе — более 50%. Ввод стандартов Евро 4, Евро-5 и Евро-6 в корне изменил ситуацию. Сейчас дизельные двигатели превратились в объект критики и нападок со стороны экологов.

Под угрозой оказались, прежде всего, легковые дизельные авто. Такие сегменты, как крупнотоннажные грузовики, тяжелая спецтехника, сельскохозяйственная техника вряд ли серьезно пострадают. Этим «линейкам» дизельных автомобилей пока, в принципе, нет альтернативы.

В России внедрение стандартов Евро-5 и Евро-6 связано с рядом серьезных проблем. При заливке низкопробного топлива анализатор автоматически понижает обороты двигателя. В результате возможна полная остановка мотора и, как следствие, ДТП. Качество же дизельного топлива в России не выдерживает никакой критики. Еще десять лет назад Международный центр качества топлива (США) опубликовал рейтинг, в котором Россия заняла лишь 44-ю позицию в мире по качеству солярки и 84-ю по качеству бензина.

Сегодня большинство владельцев коммерческого дизельного транспорта в России и странах СНГ идут по пути отключения SCR, EGR и сажевого фильтра. В нашей стране, в отличие от Евросоюза, процедуры отключения являются легальными. Единственной реальной проблемой в данном случае могут стать проблемы с гарантийным обслуживанием автомобиля.

Популярный и качественный способ отключения экологических «примочек» — установка эмуляторов (аварийных модулей). Эмулятор будет имитировать работу системы, сообщая бортовому компьютеру об ее полной исправности. Важно то, что двигатель при этом функционирует в режиме, предусмотренном производителями. Сегодня владельцам коммерческого транспорта уже доступны эмуляторы, которые допускают оперативный возврат систем управления автомобилем в исходное состояние.

Сегодня рынок автомобильной электроники наводнен дешевыми некачественными эмуляторами-подделками из Китая. Ряд российских компаний также регулярно «выбрасывает» на рынок «ширпотреб», выполненный, как правило, кустарным способом. Но настоящую гарантию сроком в несколько лет на аварийные модули дают только производители – лидеры отрасли. И такая гарантия реально работает. От выбора оптимального варианта отключения SCR, EGR и сажевого фильтра напрямую зависит эффективная работа автомобиля на ближайшие годы.

Заключение

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду очень значительно, поскольку транспорт выступает в качестве основного потребителя энергии и сжигает большую часть мировой нефти. В транспортном секторе именно автомобильный транспорт является крупнейшим источником глобального потепления.

Во время эксплуатации автомобиля с двигателями внутреннего сгорания источниками выбросов вредных веществ являются: отработанные газы; картерные газы; испарения из систем питания; неконтролируемый разлив на грунт эксплуатационных материалов.

Анализируя современный этап развития мирового производства и эксплуатации автомобиля, необходимо сказать, что влияние автомобильного транспорта на загрязнение окружающей среды и на здоровье людей обусловлено тем, что: ‒ деятельность основной массы автомобильного транспорта сконцентрирована в местах с высоким показателем населения — городах, промышленных центрах; ‒ вредные выбросы от автомобилей осуществляются в низких, приземных слоях атмосферы, где проходит основная жизнедеятельность человека; ‒ отработанные газы двигателей автомобилей содержат высококонцентрированные токсичные компоненты, которые являются основными загрязнителями атмосферы.

Для обеспечения экологически устойчивого развития экологической безопасности автомобильного транспорта необходимо эффективное использование имеющихся экологических стандартов, инфраструктур, снижение потребностей на перевозки и готовность перехода к использованию экологически чистых транспортных средств, а при разработке конструкций новой автомобильной техники нужно рассматривать экологические приоритеты автомобиля с учетом его полного жизненного цикла.

Список литературы

https://mpr.rkomi.ru/deyatelnost/mery-otvetstvennosti-primenyaemye-pri-narushenii-obyazatelnyh-trebovaniy

https://gklab.ru/shtrafy-za-narushenie-ekologicheskogo-zakonodatelstva-v-2021-godu/

1. В. В. Амбарцумян, В.Б. Носов, В. И. Тагасов. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. – М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 1999.

2. Аксенов И.Я. Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 1986. – 176с.

3. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. М.: ИНФРА-М, 1998 – 408 с.

4. Валова В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. И доп. М.: Издательский Дом «Дашков и К0», 2001.

5. Проект целевой программы «Охрана окружающей природной среды от свинцового загрязнения и снижение его влияния на здоровье населения» по Грантовому соглашению между Агентством США по охране окружающей среды и российскими партнерами. 1998-1999 г.

6. Куров Б.М. Как уменьшить загрязнение окружающей среды автотранспортом? // Россия в окружающем мире. - Аналитический ежегодник. 2000 г.